2. 广汽本田汽车有限公司, 广州 510700;
3. 清华大学 经济管理学院, 北京 100084
2. GAC Honda Automobile Co., Ltd., Guangzhou 510700, China;
3. School of Economics and Management, Tsinghua University, Beijing 100084, China
氢燃料电池具有能效高、零排放、能量来源广泛、加氢速度快和低温适应性好等优点，被认为是除锂离子动力电池外替代内燃机的理想车用动力源解决方案之一[1]。全世界各发达国家或经济体的各大汽车公司多年来不仅非常重视燃料电池电动汽车相关技术的研发，也积极开展各类燃料电池电动汽车的商业化示范运营活动[2]。中国在燃料电池整车关键技术研发方面比国外起步晚，但自国家“十五”计划开始，经过4个“五年计划”的攻关，已逐步建立了燃料电池汽车动力系统技术平台和配套体系，并陆续开展了一系列氢燃料电池汽车商业化示范运营活动。2018年国家通过“重点研发计划”专门资助了百辆级规模以上的燃料电池汽车商业化示范运营活动[3]。该示范运营活动的目的不仅在于通过实际运营提升燃料电池电动汽车的性能和推进完善制氢、储氢、输氢、加氢等相关基础设施的建设，还有利于提高民众对氢能及燃料电池的认识，为制定相关的政策法规及国家标准提供一手数据，进而探索可盈利及可持续的氢能产业链商业化道路[4]。
为了评价示范运营活动的成效，欧洲、美国和日本等都制定了较为完善的评价体系和方法。中国与欧、美、日相比还存在一定的差距，主要体现在示范运营活动缺少顶层规划设计、数据采集和评价方法不成体系、评价指标及维度不全面等方面。针对这些问题，本文在对欧、美、日和中国等开展的燃料电池汽车示范运营活动的组织情况和评价方法进行对比分析的基础上，找出目前中国在这些方面存在的差距和不足，并给出改进建议。
1 国内外燃料电池汽车示范运营开展情况 1.1 日本示范运营情况日本一直将氢能视为终极能源，而燃料电池电动汽车是氢能推广应用中至关重要的一环。日本的燃料电池汽车示范运营活动主要由经产省(Ministry of Economy, Trade and Industry，METI) 负责，而日本新能源产业综合开发组织(New Energy and Industrial Technology Development Organization，NEDO)负责示范运营活动中氢基础设施相关的研发工作。日本早在2002年就开展了燃料电池汽车示范运营活动，是全球燃料电池电动汽车示范运营的先驱者和引领者。在日本示范运营项目中最主要、地位最突出的是日本氢与燃料电池(Japan hydrogen and fuel cell, JHFC)示范项目[5-6]，截至目前，JHFC共开展了三期，前期示范活动主要由METI主导，后期则由NEDO主导。
第一期JHFC项目周期为2002—2005财政年度，项目旨在测算燃料电池电动汽车和加氢站的能源利用效率及油井到车轮(well to wheel, WTW)全生命周期效率。
第二期JHFC项目周期为2006—2010财政年度。在JHFC一期的基础上，JHFC二期继续探索燃料电池电动汽车及加氢站在实际运行过程中存在的问题，并通过分析运行数据来研究燃料经济性及对环境的影响等，同时开始引导民众认识氢能，以提高民众的接受度。JHFC项目一期和二期共计投入乘用车135台、公交车13台。其中：乘用车累计运行里程为7.1×105 km，累计加氢量为20 t；公交车累计运行里程为3.2×105 km，累计加氢量为29 t。
第三期JHFC项目周期为2011—2013财政年度。第三期示范项目原计划开展至2015年，但在2013年就提前中止，由后续的其他项目替代。该期项目主要着眼于4个方面的探索：70 MPa加氢、低成本加氢站、加氢站高频操作及系统集成等。该期项目的一大成果就是探索了商业化加氢站的建设方案，从而为后续项目提供了技术参考。
JHFC项目的参与方包括汽车制造商和能源及基础设施建设企业。汽车制造商联合关键零部件供应商提供示范车辆，而能源及基础设施建设企业则负责制氢和加氢站等相关基础设施建设和运营。JHFC示范项目所运营的燃料电池电动汽车不仅有燃料电池公交车(fuel cell electric bus, FCEB)，还有燃料电池乘用车，其中公交车为丰田旗下日野公司生产的10.5 m电-电混合(即燃料电池+动力电池混合驱动)燃料电池公交车，燃料电池乘用车主要由丰田、日产、本田、铃木、奔驰和通用等公司提供。
2013年以后，日本将燃料电池汽车发展阶段定位为早期商业化推广阶段，重点在于：继续扩大燃料电池汽车的生产和销售规模，改善其使用便利性，进一步探讨降低加氢站建设成本和氢气价格，继续完善燃料电池汽车和氢基础设施相关的标准法规等。
1.2 美国示范运营情况美国燃料电池汽车商业化示范运营活动的重点区域在加利福尼亚州(以下简称为加州)。加州空气资源委员会(California Air Resources Board，CARB)和加州燃料电池合作伙伴联盟(California Fuel Cell Partnership，CAFCP)在推动加州燃料电池乘用车示范运营活动方面发挥着重要作用。美国燃料电池公交车的示范运营则大多由美国能源部(Department of Energy，DOE)所属的能源效率与可再生能源办公室负责示范项目的规划与资金的分配，美国联邦运输管理局(Federal Transit Administration，FTA)也协助开展了部分示范项目。示范活动的具体实施方主要为各州的交通运输机构，项目的评估主要由能源部所属的国家可再生能源实验室(National Renewable Energy Laboratory，NREL) 牵头负责。在众多燃料电池公交车示范项目中，示范运营时间较长、规模较大的有湾区零排放(zero emission Bay Area，ZEBA)燃料电池公交车示范项目[7]和美国燃料电池公交车示范项目(American fuel cell bus project，AFCBP)[8-9]。
ZEBA示范项目在2010年5月启动，初期规模为12辆燃料电池公交车，后来增至13辆，占当时美国国内所有参与示范运营燃料电池公交车总数的50%左右。这些车都是由Van Hool公司制造的A300L 12 m电-电混合低地板燃料电池公交车，采用联合技术动力公司(UTC)的120 kW燃料电池系统，动力电池采用EnerDel公司的21 kW·h锂离子动力电池系统。ZEBA项目主要运营区域在加州旧金山湾沿岸，由9家运输机构自愿组成的联盟负责实际运营。截至2016年底, 项目已完成六期评估，13辆公交车累计运行2.67×106 km，燃料电池系统累计运行时间为2.0×105 h[7]。ZEBA是目前美国规模最大的示范运营项目，其目标在于通过实际的示范运营评估燃料电池车辆的实用性、可靠性和经济性等，同时也推动发展加氢站相关技术。
AFCBP项目在2011年12月启动，初期规模仅为1辆燃料电池公交车，在后续运营中又新增了3辆，项目后期共有4辆燃料电池公交车参与运营。这些车是由ENC公司制造的Axess 12 m电-电混合燃料电池公交车，动力系统采用巴拉德(Ballard)公司的150 kW燃料电池系统和A123公司的11 kW·h锂离子动力电池系统。示范运营区域主要在加州的柯契拉山谷，由当地的Sunline运输机构负责运营。截至2016年底，项目已经完成了三期评估，示范公交车累计运行里程为5.3×105 km，燃料电池系统累计运行时间为2.4×104 h[8]。AFCBP项目的目标与ZEBA项目相似，评估机构也同为NREL。
截至目前，美国国内各种燃料电池公交车示范运营项目仍然在开展中，但示范规模都不大，示范运营区域主要集中在加州，其余分布在密西根州、马萨诸塞州和俄亥俄州等地。美国各州参与示范运营项目的积极性与主动性很高，当地的交通运输机构以个体或团体的形式向美国能源部申请示范项目及经费，并负责项目的具体实施和接受能源部的监督、评估。
1.3 欧洲示范运营情况欧洲早在2001年就开展了燃料电池汽车示范运营活动，也是世界上最早开展燃料电池汽车示范运营的地区之一。在欧洲开展的示范项目大多由欧盟支持的燃料电池和氢能联合组织(Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking，FCH JU)资助，示范区域覆盖欧洲多个地区，是目前全世界已开展的示范项目中多样化程度最高的项目。按照时间顺序，欧洲主要的示范项目有欧洲清洁城市交通项目(clean urban transport for Europe, CUTE/Hyfleet-CUTE)[10]、欧洲城市清洁氢能项目(clean hydrogen in European cities, CHIC)[11]和欧洲氢能汽车联合倡议项目(joint initiative for hydrogen vehicles across Europe programme，JIVE/JIVE2)[12]等。
CUTE/Hyfleet-CUTE示范项目分两期开展[10]。首期示范项目CUTE的执行周期为2001—2006年，共有27辆梅赛德斯-奔驰公司的12 m Citaro燃料电池公交车参与, 在包括阿姆斯特丹等在内的9座欧洲城市开展示范运营。这些车都采用纯燃料电池驱动方案。第二期示范项目Hyfleet-CUTE的执行周期为2006—2009年，累计共有47辆(其中包含33辆梅赛德斯-奔驰公司的12 m Citaro燃料电池公交车和14辆曼恩商用车公司的氢内燃机公交车)在欧洲的8座城市、澳大利亚珀斯和中国北京等地开展示范运营活动，各地示范车辆实际上路运营净时间为2年。除了示范运营当地的交通部门外，梅赛德斯-奔驰公司及部分氢基础设施建设商(如壳牌等)也是项目的重要成员。示范项目的目标在于了解燃料电池技术在真实运营条件下的可行性，探索制氢、输氢、加氢基础设施的设计、建造和运营方法，评估燃料电池全生命周期的安全性及环境影响，通过示范运营提高民众对燃料电池的认识等。Hyfleet-CUTE项目横跨欧洲、亚洲和大洋洲，是首个真正意义上的全球性燃料电池汽车示范运营项目。
CHIC项目主要在欧洲和加拿大的9座城市运营54辆电-电混合燃料电池公交车(车长规格有12、12.5、13.2和18.5 m等)及4辆氢内燃机公交车[11]。车辆制造商由梅赛德斯-奔驰1家变为5家(梅赛德斯-奔驰、APTS、New Flyer、Van Hool、Wrightbus)，燃料电池系统供应商有巴拉德和车用燃料电池合作公司(Automotive Fuel Cell Cooperation，AFCC) 2家。参与CHIC示范项目的54辆燃料电池公交车在项目开展期间累计运行9.6×106 km，平均氢耗为12 kg/(100 km)。CHIC项目作为CUTE/Hyfleet- CUTE的后续项目，其项目重心从评估燃料电池技术本身转移到探索燃料电池公交车及加氢站商业化，重点关注实际运行的燃料电池公交车和氢基础设施的经济性、可靠性和安全性等。
JIVE/JIVE2项目分别于2017年1月和2018年1月启动[12]，该项目计划在欧洲的22座城市陆续投入近300辆电-电混合燃料电池公交车开展商业化示范运营。这些车辆的续航里程超过400 km，加氢时间在7 min以内。这也是欧洲迄今为止规模最大的燃料电池公交车示范项目，同期由欧盟的连接欧洲设施计划(Connecting Europe Facility，CEF)资助的氢基础设施示范项目(models for economic hydrogen refueling infrastructure，MEHRLIN)为JIVE/JIVE2项目提供氢基础设施服务和支持。JIVE/JIVE2项目的目标在于通过大批量采购来降低整车购置成本，通过在单个站点运营多达30辆燃料电池公交车及配套的氢基础设施来证明燃料电池公交车是一种能替代柴油公交车的可靠技术，通过示范运营来验证实现可再生能源制氢的低成本技术路线，最终探索一条未来欧洲燃料电池公交车的商业化道路[13]。
总体来看，欧洲示范项目不仅关注燃料电池公交车本身的性能，也关注上游的制氢、输氢、储氢和加氢等基础设施的建设及运营，并将二者作为示范项目的两大板块协同推进。
1.4 中国示范运营情况中国燃料电池汽车示范运营活动始于科技部与全球环境基金(Global Environment Facility，GEF)及联合国开发计划署(United Nations Development Programme，UNDP)合作的中国燃料电池公共汽车商业化示范项目。首期GEF/UNDP燃料电池公共汽车示范项目于1999年完成立项申请[14]，其后续项目至今仍是中国主要的燃料电池汽车示范项目。截至2020年6月底，中国已成功开展了二期GEF/UNDP燃料电池汽车示范项目[15]，第三期示范项目正在进行中。
第一期GEF/UNDP示范项目于2006年6月至2007年10月期间在北京开展。该项目也作为欧洲Hyfleet-CUTE项目的一部分，共投入3辆梅赛德斯-奔驰公司的12 m Citaro燃料电池公交车，示范运营路线为颐和园至人民大学的384路，3辆燃料电池公交车累计安全运行9.2×104 km[14]。在项目期内建成了全国第1座在站制氢加氢站——北京永丰加氢站。第一期示范项目的开展为中国在氢能安全使用、车辆认证方法、车辆维护和人员培训等方面积累了有益的经验。
第二期GEF/UNDP示范项目于2008年8月至2012年1月期间开展，示范地点分别在北京和上海。北京示范项目采用3辆由清华大学和北汽福田共同研发的12 m电-电混合燃料电池公交车，示范路线与首期GEF/UNDP项目相同，示范运营周期为2008年8月至2009年7月。上海示范项目采用6辆由上汽集团研制的12 m电-电混合燃料电池公交车，示范路线为安亭7路，示范运营周期为2011年4月至2012年1月，同期在上海安亭建设了一座加氢站[14]。
2018年科技部启动了“重点研发计划”的“新能源汽车”重点专项，在专项指南中设置了编号为4.5的项目——典型区域多种燃料电池汽车示范运行研究，由国家财政资助在京津冀地区、中原地区、长三角和珠三角等典型地域开展百辆级以上的燃料电池汽车商业化示范运营活动，项目执行周期为2018—2021年，示范车型包括公交车、团体通勤车、物流车、邮政车等。截至2020年6月底，在上述4个区域共计投入183辆各型燃料电池示范车辆，累计运行里程近6.9×106 km。
2 国内外燃料电池示范运营项目评价方法 2.1 日本示范运营项目评价方法日本JHFC项目在前期主要关注燃料电池电动汽车本身的运行性能，通过验证其全生命周期内的能耗和经济性指标来证明选择燃料电池汽车技术路线的正确性[5]。项目后期则更关注加氢站相关技术，通过一系列制氢、储氢和加氢等技术的验证以及加氢站的日常运营管理来探索可行的商业化模式[6]。
JHFC示范项目采集的运营数据主要有运行路线、运行里程、氢耗数据(含公路运行氢耗和转鼓台架测试氢耗)、低温运行测试数据、续航里程、运行时间、加氢次数、耐久性数据、加氢站运营数据、运营成本数据等。在示范项目开展过程中，研究人员还采用一些同档的柴油公交车型和混合动力车型作为参照车型，示范车型和参照车型都在相同路线上运行以采集能耗数据进行分析比较。在2005年爱知世博会上，共有8辆燃料电池公交车开展了为期半年的园区接驳游客的示范运营活动，累计运行1.245×105 km，运送游客1×106人次，累计加氢11.43 t，这些燃料电池公交车的能效比同档柴油公交车高63%[5]。
JHFC项目还对在站制氢和外供氢等不同技术路线的加氢站能量利用效率(定义为加入到车载储氢罐中的氢气能量与加氢站运行总输入能量之比)进行了分析对比。表 1给出了不同制氢和供氢方案的效率对比(以氢气低位热值为比较基准)。
2.2 美国示范运营项目评价方法
美国燃料电池公交车示范项目的评价统一由NREL负责，NREL在进行项目评价时采用了统一的评价模型、数据采集方法和评价分析步骤。
NREL在评价模型中也采用柴油公交车作为参照车型。其评价模型共有5个维度，分别为路线分配、车辆使用及完好率、燃料经济性及成本分析、道路呼叫分析、维修费用分析[7]。
1) 路线分配主要统计分析示范车辆在各个路线上运行的时间占比及平均车速，以评价示范车辆在空间上的分布特点。
2) 车辆使用及完好率属于车辆可靠性评价指标。车辆使用情况主要统计示范车辆的月度运行里程。车辆完好率是指示范车辆状态完好且可立即投入运营的天数占计划运营天数的百分比，该指标分为单车完好率和车队完好率。例如，ZEBA项目在2016年全年的车队完好率为80%。通常在评价时还要对导致车辆不能使用的因素进行统计分析。
3) 燃料经济性及燃料费用分析是对示范车辆的燃料经济性进行评价，在评价时需要统计示范运营期间每消耗单位质量氢气车辆所运行的里程，再转换为等效柴油油耗指标，进而与参照柴油公交车的油耗指标进行对比。最后，还需要对项目周期内的燃料费用进行统计分析，最终得到燃料电池公交车单位运行里程的燃料费用，并与参照车型进行对比。
4) 道路呼叫分析是指示范车辆出现短时间内无法修复故障情况的统计分析，类似于中国汽车行业标准《QC/T 34—1992汽车的故障模式及分类》[16]中的致命故障和严重故障统计分析。NREL在统计分析时采用了公交行业惯用的道路呼叫间隔里程(miles between roadcalls，MBRC) 作为评价指标，在具体统计分析时，通常把MBRC指标分为整车级MBRC、驱动系统级MBRC和燃料电池系统级MBRC 3个子指标。根据NREL的统计，ZEBA示范项目在2011年6月至2016年12月期间，整车级MBRC为7.58×103 km，驱动系统级MBRC为1.34×104 km，燃料电池系统级MBRC为3.46×104 km[7]。
5) 维修费用是车辆运营活动的一大支出，同时也是衡量车辆商业化运营水平的关键因素之一。NREL在维修费用评价时首先统计了平均每km的维修费用，进而分解到整车不同的部件和总成，如车身、悬架、制动、驱动系统、空调暖通、灯光等，并对驱动系统的维修费用进行详细分解统计。
2012年美国DOE和FTA联合制定了燃料电池公交车达到商业化运营水平所应具备的性能和成本目标指标要求，这些指标要求分为2016年目标和最终目标。表 2给出了ZEBA示范项目从2011年9月至2016年12月期间的各主要评价指标与目标指标要求的对比。
| 参数 | 单位 | ZEBA统计指标 | 2016目标 | 最终目标 |
| 整车寿命 | a/km | 6.4/63 360~267 840① | 12/800 000 | 12/800 000 |
| 动力系统寿命② | h | 7 200~234 000③ | 18 000 | 25 000 |
| 整车完好率 | % | 74 | 85 | 90 |
| 氢气加注次数 | 次·d-1 | 1 | 1(＜10 min) | 1(＜10 min) |
| 整车成本 | 美元 | 1 200 000 | 1 000 000 | 600 000 |
| MBRC(整车/燃料电池) | km | 7 520/34 400 | 5 600/24 000 | 6 400/32 000 |
| 运营时间 | (h·d-1)/(d·周-1) | 7~14/5~7 | 20/7 | 20/7 |
| 单位里程维修费用④ | 美元·km-1 | 0.69 | 0.47 | 0.25 |
| 一次加注氢气续驶里程⑤ | km | 400 | 480 | 480 |
| 燃料经济性(100 km氢耗) | kg·(100 km)-1 | 10.56 | 8.78 | 8.78 |
| 注：①此处的数据是截至2016年12月的数据，由于示范运营仍然在进行，这个数据可能还会增加； ② DOE/FTA定义的动力系统包括燃料电池系统和动力电池系统在内，不包括电机驱动系统和储氢系统； ③此处的数据只统计了燃料电池系统的寿命，未统计动力电池系统的寿命； ④此处的费用未包含中期燃料电池解体检修费用； ⑤此处的续驶里程为根据单位里程氢耗和储氢瓶容积换算得到，实际运行的续驶里程会变短。 |
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NREL还编制了针对燃料电池公交车的整车技术成熟度(technology readiness level，TRL)的评价指南。图 1给出了燃料电池公交车技术成熟度的评价流程[8]。NREL认为2016年的燃料电池公交车的技术成熟度水平是7，即已经实现了在多个典型环境下开展小批量的示范运营和可靠性验证，并完成了对运营团队中大多数成员的技术培训。
2.3 欧洲示范运营项目评价方法
欧洲燃料电池公交车示范项目的评价是遵照《性能评价手册》[17]来进行的，该手册已经在CUTE/Hyfleet-CUTE和CHIC等系列前期示范项目中得到完善和验证，后续开展的JIVE/JIVE2和MEHRLIN等示范项目也把这套手册作为评价依据。本文重点讨论JIVE/JIVE2项目中的燃料电池公交车和加氢站示范运营相关的评价方法，而对MEHRLIN示范项目中有关加氢站财务成本评价感兴趣的读者可参阅《性能评价手册》中的相关内容。
在JIVE/JIVE2项目中，燃料电池公交车及加氢站的运营评价采用一个包含4个数据层次的统计总表，如表 3所示[9]。总表 3中的数据层次分别是描述性参数、技术数据点、性能指标和关键性能指标(key performance indicator, KPI)。
表 3由9个子表组成，因篇幅所限，子表在本文中不再逐一列出，但各子表名称后面的括号内给出了各子表统计的数据个数，表 3共计纳入了169个统计数据。为了确保采集数据的一致性《性能评价手册》专门制定了一套数据采集标准模板，各示范运营点严格按照模板的要求采集和上报运营数据。
表 3中的描述性参数通常在示范项目初期采集一次，而技术数据点则需要定期(通常是每天)采集或按事采集(如某次加氢的量、故障时间等)。性能指标则是需要根据技术数据点和描述性参数进行统计分析和计算得到，JIVE/JIVE2示范项目一共有26个性能指标，其中包含了9个KPI。KPI通常在项目立项时提出，也是示范运营项目效果评价的核心指标。
表 4[17]给出了JIVE/JIVE2项目中燃料电池公交车的KPI和项目工作组设定的KPI目标值。表 4中：TTW (tank to wheel)表示“油箱到车轮”，SORT (standardized on-road test)是指标准化道路试验循环测试。
| 序号 | KPI | KPI目标值 |
| 1 | 车辆使用寿命 | ≥8 a |
| 2 | 运行里程 | ≥44 000 km/a |
| 3 | 每车燃料电池运行时间 | 初期：＞15 000 h或5 a 结束：＞20 000 h 更换燃料电池电堆计入维修费用 |
| 4 | 车辆完好率 | ＞90%(6个月磨合期后计算) |
| 5 | 平均故障间隔里程 | ＞2 500 km(磨合期后计算) |
| 6 | 百km氢耗 | 单车(12~13.5 m)：＜9 kg/(100 km) 铰接车(18 m)：＜14 kg/(100 km) |
| 7 | TTW效率 | ＞42%(SORT1&2循环工况) |
| 8 | 车辆购置费用 | ＜650 000欧元(12 m低配) ＜1 000 000欧元(18 m铰接) |
| 9 | 车辆运行费用 | 初期：≤200%同档柴油公交车 结束：≤150%同档柴油公交车 |
表 5[17]给出了JIVE/JIVE2项目中氢基础设施运营数据统计总表。与表 3相比，总表 5的数据层次多了一层财务数据点层。表 5由15个子表组成，共计纳入275个统计数据。
从表 5可知，JIVE/JIVE2项目中氢基础设施的性能评价指标共有47个，其中包括7个车辆加氢设施相关的KPI以及8个财务分析相关的KPI。
表 6[17]给出了JIVE/JIVE2项目中车辆氢基础设施相关的KPI指标和项目工作组设定的KPI目标值。LHV为低位热值(lower heating value)。
JIVE/JIVE2项目在各示范运营地点设有专人负责数据提报工作，上传的数据会首先进行数据校验。针对存在问题的数据，项目评价团队会及时与各示范点进行核查修正，核查无误的数据将被汇总到数据库中。
在示范项目开展的不同阶段，评价团队会定期提交相应的示范运营情况评价报告。在项目结束时，项目管理团队将提交示范项目最终评价报告，该报告主要包括环境影响评估、经济评估、社会接受程度评估、可持续性评估和技术成熟度评估等。
2.4 中国示范运营项目评价方法第一期GEF/UNDP示范项目采用3辆梅赛德斯-奔驰公司生产的12 m Citaro燃料电池公交车，限于当时的客观条件，中方示范团队只能采集一些常规的运行数据，如里程、加氢量和运行计划等。
第二期GEF/UNDP示范项目开始采用国产电-电混合燃料电池公交车，这些车上配备的车载数据监控系统能够采集车辆运行状态参数并将数据打包后通过通用分组无线业务(general packer radio service，GPRS)传回监控中心。上传的监控数据是连贯的、呈时间序列分布的，这样后台在存储数据的同时，还可以在监控大屏幕上实时地显示车辆的运行状态。对一些无法融入车载数据监控系统的数据则采用人工记录方式。表 7[14]给出了第二期GEF/UNDP北京示范项目部分指标的统计结果。
作者所在团队牵头承担了2018年“国家重点研发计划”的子课题“面向寒区环境的燃料电池汽车示范运行整车技术适应性评价研究”(2018YFB0105702) (以下简称课题)，负责在北京和张家口两地组织开展80辆燃料电池商用车的示范运营活动，车型有公交车(15辆)、团体通勤车(60辆)、物流车(5辆)等。表 8给出了课题规定的部分数据统计和考核评价指标。
| 一级指标 | 二级指标 | 课题考核指标 |
| 示范总体评价指标 | 车辆类型和技术参数 | 公交、团体、物流 |
| 车辆数量 | ≥50辆 | |
| 单车平均运营时间和里程 | ≥2 a/40 000 km | |
| 运行里程指标 | 车队累计运营里程 | 统计值 |
| 车队当月运营里程 | 统计值 | |
| 加氢指标 | 累计加氢量 | 统计值 |
| 当月加氢量 | 统计值 | |
| 加氢次数 | 统计值 | |
| 燃料电池运行指标 | 电堆累计运行时间 | 统计值 |
| 电堆停运天数 | 统计值 | |
| 故障信息统计 | 燃料电池及氢系统故障 | 统计值 |
| 加氢站统计 | 加氢量/次数/运营天数/故障 | 统计值 |
| 经济性指标 | 百km氢耗 | 统计值 |
| 可靠性指标 | 平均无故障间隔里程 | ≥5 000 km |
| 耐久性指标 | 燃料电池系统平均寿命 | ≥5 000 h |
| 环境适应性 | 燃料电池低温冷起动性能 | -25℃@≤10 min |
在工业与信息化部和科技部等部委的支持下，依托北京理工新源信息科技有限公司，建立了燃料电池汽车国家监管系统平台。截至2020年9月30日，全国已经有5 777辆燃料电池汽车接入该监管平台。中国汽车技术研究中心有限公司牵头国内相关科研机构在燃料电池汽车及氢基础设施监控技术方面开展了大量的研究和验证工作，这些都为完善中国燃料电池汽车示范评价体系奠定了坚实的基础。
3 分析和讨论 3.1 国内外燃料电池汽车示范运营情况对比由以上对国内外燃料电池汽车示范运营情况的介绍可知，欧洲、美国、日本和中国在本世纪前20年都已开展了一系列燃料电池汽车的示范运营活动，但在示范活动的规划设计、组织实施和评价方法等方面，与欧、美、日相比，中国的燃料电池汽车示范运营活动还存在一定的差距，下面进行具体分析。
3.1.1 示范运营活动的连续性欧洲、美国和日本等的燃料电池汽车示范运营活动都是由专门的政府部门或机构长期负责规划和组织实施，以确保示范活动具有阶段性和连续性。例如，欧洲的示范活动一直由FCH JU牵头负责，美国则由DOE(负责公交车)和CAFCP(负责乘用车)牵头负责，日本由METI和NEDO牵头负责。这些部门或机构会根据燃料电池汽车及氢基础设施的不同技术发展阶段的特点，合理地规划示范活动的规模和技术攻关的重点领域，提出示范活动的分阶段目标，制定统一的示范运营数据采集方案和评价方法，并根据不同阶段示范评价结果动态地调整下一阶段的示范方案和目标。一套好的示范运营组织顶层设计可以有效避免示范活动的盲目性，有利于保证示范项目和技术攻关持续有序地开展，从而提高了资源的配置和利用效率。
中国在燃料电池汽车示范运营活动的规划和组织方面缺少国家层面的统一的顶层规划设计，这也在客观上导致中国燃料电池汽车示范活动没有连续性。例如，第一期GEF/UNDP示范项目在2006年6月至2007年10月进行；第二期示范项目分别在北京和上海进行，其中北京示范活动于2008年8月至2009年7月开展，上海示范活动于2010年5月至2012年1月进行；第三期GEF/UNDP示范项目于2016年启动。另外，2018年科技部通过“重点研发计划”专项资助了国内四大区域开展燃料电池汽车商业化示范运营活动。上述这些示范运营项目在执行时间上是断续的，这种不连续性导致了燃料电池汽车及关键零部件行业持续投入技术研发的积极性不高，从而延缓了中国在燃料电池汽车关键技术方面取得进步的步伐。
3.1.2 数据采集和评价方法的一致性在燃料电池汽车商业化示范运营初期，为了全面了解和评价燃料电池汽车及氢基础设施的经济性、可靠性和耐久性等性能，欧、美、日都非常重视示范运营各环节的数据采集和统计分析工作。例如，欧洲从最初的CUTE项目开始，就制定了示范项目的《性能评价手册》，制定了数据采集和提报的统一格式和模板，数据内容涵盖了示范车辆和氢基础设施。该手册也在后续的示范运营项目中持续得到使用和完善。2017年1月开展的JIVE示范项目采用的性能评价指标多达73个，其中包含24个KPI，并且还分阶段地制定了KPI的目标值。
与欧洲相比，中国在示范运营活动开展过程中并没有制定统一的《性能评价手册》，缺少数据采集的统一格式和模板定义，定期采集提报数据点的数量也较少。以作者参与的2018年重点研发计划课题为例，示范运营过程中所采集的运营数据和统计指标只有20多个，且这些数据和指标主要侧重于示范车辆和加氢站的运行指标，缺少评价运营效率和经济效益等的数据指标。
3.1.3 参照车型设置欧、美、日等在燃料电池汽车示范运营活动中的另一大特色是都设置了参照对比车型，通过将燃料电池汽车和同档的传统内燃机汽车投入到同样的运营环境中运行，采集这些车辆在运行能耗、车辆完好率、可靠性和运营成本等方面的数据并进行统计对比，从而为技术性能水平评价和对比提供第一手的数据，也为政府部门在政策制定方面提供了数据支持。相比之下，中国在已经开展的燃料电池汽车示范活动中都没有设置参照车型，即使在混线运营的情形下，也很少有目的地采集运营数据并进行对比分析。
3.1.4 运营成本数据的跟踪统计美国和欧洲在开展燃料电池汽车示范运营活动过程中非常注重运营成本数据的统计和分析工作。NREL在AFCB和ZEBA示范项目中跟踪采集了示范车辆和参照车辆的动力驱动系统、车身及附件、制动、底盘转向和悬架、空调暖通、灯光、常规压缩空气系统、传动轴、车桥、车轮等系统进行维修所花销的人工和零部件费用，并统计得到单位里程的总平均维修费用和所有分系统的平均维修费用，这些统计结果对运营管理者和政策制定者的判断决策非常有帮助。欧洲在示范活动中则更注重氢基础设施的运营成本数据监控，其监控的成本数据多达17项，包含氢气成本、加氢站的运转能耗、人工、设备维修、基建维修和安防等各环节的费用。这些成本数据通常是按月提报，通过统计可以得到氢气的成本构成，从而为将来降低氢气成本提供第一手的数据。
相比于美国和欧洲，中国在已经开展的燃料电池汽车示范活动中通常不太重视运营成本数据的跟踪统计，导致这种情况一方面有数据采集提报的财务技术问题，另一方面也有示范运营执行单位提报财务数据的意愿不高的缘故，但示范运营成本数据的统计对评估燃料电池车辆和氢基础设施技术发展水平具有重要的参考价值。
3.2 中国燃料电池汽车示范运营活动的建议2020年9月16日财政部、工业与信息化部、科技部、发改委和国家能源局五部委联合发布《关于开展燃料电池汽车示范运用的通知》(财建〔2020〕394号)[18](以下简称通知)，拟在符合条件的示范城市群开展为期4年的燃料电池汽车关键核心技术产业化攻关和示范应用。示范运营期间采用“以奖代补”的方式，对入围示范运营活动的城市群按照其目标完成情况给予奖励。五部委还对示范城市群的申报提出了具体要求[19]，并给出了示范城市群的示范目标和奖励积分评价体系[20](以下简称评价体系)。上述一系列政策的发布对推动中国燃料电池汽车产业的健康有序发展无疑具有重大意义。
虽然评价体系对入围城市群的示范目标和积分奖励标准给出了一系列评价指标，但笔者认为这仍然不足以对各示范城市群的关键核心技术产业化攻关和示范应用效果作出全面客观的评价，不能充分起到奖优罚劣的作用。另外，通知中明确指出，“推动建立并完善相关技术指标体系和测试评价标准”，因此建议由科技部牵头相关单位组织起草《中国燃料电池汽车示范应用评价手册》，并将其作为积分奖励评价体系的辅助材料。该评价手册中应规定评价流程并明确示范运营数据采集方法和指标定义等。示范运营数据应分成不同层次，建议参照欧洲JIVE示范项目的数据统计方案来设计中国燃料电池汽车示范数据统计方案。数据统计分为车端运营数据统计总表(如表 3所列)和站端运营数据统计表(如表 5所列)，数据层应包括描述性参数、技术数据点、财务数据点、性能指标和关键性能指标等，还可根据中国国情来设置相应的参照车型(如纯电动公交车或插电式混合动力公交车等)。上述数据统计模式虽然参照了欧洲的做法，但是各层级的参数类型和性能指标定义必须根据中国的具体国情进行针对性设计和定义，以实现通过性能指标评价体系来实现“奖优罚劣、优胜劣汰”，从而促进中国燃料电池汽车和氢基础设施上下游相关行业的技术创新和产业升级。
4 结语与欧、美、日等相比，中国在燃料电池汽车示范运营活动规划组织、数据采集、参照车型设置和评价方法等方面主要存在以下不足：
1) 缺少顶层规划设计，示范活动不连续。由于缺少国家层面的示范组织规划设计，造成中国已经或正在开展的燃料电池汽车示范运营活动在时间上是断续的，缺少连贯持续的支持和资助给中国燃料电池汽车及关键零部件行业的持续发展造成了一定程度的影响。
2) 缺少统一的数据监控方案和评价方法。尽管中国燃料电池示范活动已经开展多年，但始终没有能够形成协调统一的数据监控和评价体系，从而导致政府和研究机构难以全面客观地评价中国燃料电池汽车及氢基础设施相关产业的技术发展水平。
3) 缺少参照对比车型。通过燃料电池汽车和同档参照车型在相同运营条件下的经济性、可靠性和耐久性等性能的分析对比，政府、企业和科研机构能够清楚了解当前的燃料电池汽车技术发展水平与大规模商业化应用要求之间的差距，从而为未来的发展规划提供重要的参考依据。中国在已经实施的各类燃料电池汽车示范运营活动中对设置参照车型的重视程度不足，这也导致相关参考数据的积累严重不足。
4) 不重视示范运营的财务数据采集和分析。欧、美、日在燃料电池汽车示范运营活动中都非常重视财务成本数据的积累和统计分析，这些财务数据主要包括两个方面：(1) 车辆的购置、运营和维修费用；(2) 氢基础设施的建设成本和氢的“制、储、输、加”等各环节的成本和费用。财务数据的积累和统计分析结果对政府决策和研发机构寻找降低成本的技术途径具有重要的参考价值。
2020年五部委联合发布通知在中国主要城市群开展较大规模的燃料电池汽车示范应用工程充分表明了中国政府推动燃料电池汽车产业健康快速发展的决心，但由于中国在燃料电池汽车关键技术和产业基础等方面还比较薄弱，仅仅通过4年的示范应用推广还不能够解决所有的问题，因此建议国家相关部门加强顶层组织规划设计，建立一套能够持续支持开展燃料电池汽车示范应用的运行机制，充分发挥中国在互联网和大数据等领域的优势，建立完善的燃料电池汽车及氢基础设施的安全监控技术体系，着手制定《中国燃料电池汽车示范应用评价手册》，应用大数据融合技术来促进关键技术的验证和测试评价工作，从而有力推动中国燃料电池汽车关键核心技术的进步和相关产业的健康发展。
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